JP2006118682A - 油圧電磁制御弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来、プランジャと磁気固定子の径方向にクリアランスがあり、径方向の磁気効率が悪く、高ストローク域で出力圧のヒステリシスが増える。また、スプールの振動をオリフィスで抑制しているため、スプールの低温応答性が悪い。
【解決手段】 プランジャ22がコアステータ26と直接摺動するため、径方向の磁気効率が高く、プランジャ22に発生する径方向の磁気吸引力をフラットに近づけることができ、高ストローク域でのヒステリシスの増加を抑えることができる。また、径方向の磁気吸引力は低ストローク域から安定して発生するため、低ストローク域からプランジャ22がコアステータ26と強く摺動する。これによって、プランジャ22の振動を抑制でき、スプール4を制振するオリフィスを廃止できる。制振のためのオリフィスの廃止によって低温応答性を高めることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 プランジャ22がコアステータ26と直接摺動するため、径方向の磁気効率が高く、プランジャ22に発生する径方向の磁気吸引力をフラットに近づけることができ、高ストローク域でのヒステリシスの増加を抑えることができる。また、径方向の磁気吸引力は低ストローク域から安定して発生するため、低ストローク域からプランジャ22がコアステータ26と強く摺動する。これによって、プランジャ22の振動を抑制でき、スプール4を制振するオリフィスを廃止できる。制振のためのオリフィスの廃止によって低温応答性を高めることができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、スプール弁と電磁アクチュエータによって油圧を制御する油圧電磁制御弁に関するものであり、特に自動変速機の油圧コントローラに搭載される油圧電磁制御弁に用いられて好適な技術に関する。
(従来の技術)
油圧電磁制御弁を図4を参照して説明する。
油圧電磁制御弁は、スプール弁1を電磁アクチュエータ2により駆動して油圧を制御するものである。
スプール弁1は、スリーブ3、スプール4、バネ5(付勢手段)で構成される。
そして、スリーブ3内でスプール4を軸方向に変位させることで、入力シールランド12による入力ポート7と分配室14の入力側シール長(ラップA)と、出力シールランド13による分配室14と排出ポート9の排出側シール長(ラップB)とを可変して、出力ポート8に調圧された出力圧を発生させるものである。
一方、電磁アクチュエータ2は、コイル21、プランジャ22、プランジャ22を軸方向へ吸引する吸引ステータ25を有する磁気固定子23で構成される。
そして、コイル21の供給電流値を可変することでプランジャ22を軸方向へ駆動して、プランジャ22に圧入固定されたシャフト15によってスプール弁1のスプール4を軸方向へ変位させるものである。
油圧電磁制御弁を図4を参照して説明する。
油圧電磁制御弁は、スプール弁1を電磁アクチュエータ2により駆動して油圧を制御するものである。
スプール弁1は、スリーブ3、スプール4、バネ5(付勢手段)で構成される。
そして、スリーブ3内でスプール4を軸方向に変位させることで、入力シールランド12による入力ポート7と分配室14の入力側シール長(ラップA)と、出力シールランド13による分配室14と排出ポート9の排出側シール長(ラップB)とを可変して、出力ポート8に調圧された出力圧を発生させるものである。
一方、電磁アクチュエータ2は、コイル21、プランジャ22、プランジャ22を軸方向へ吸引する吸引ステータ25を有する磁気固定子23で構成される。
そして、コイル21の供給電流値を可変することでプランジャ22を軸方向へ駆動して、プランジャ22に圧入固定されたシャフト15によってスプール弁1のスプール4を軸方向へ変位させるものである。
(第1の問題点)
油圧電磁制御弁には、出力圧に応じた軸力(バネ5の付勢力に抗する軸力)をスプール4に発生させて、入力圧の変動により出力圧が変動するのを防止する手段が設けられている。
この手段は、出力ポート8と外部において連通するフィードバックポート(以下、フィードバックをFBと称す)をスリーブ3に設けるとともに、スプール4の反バネ5側に、入力シールランド12および出力シールランド13(入力シールランド12と出力シールランド13は同一径)より小径のFBランドJ1を設け、入力シールランド12とFBランドJ1の間のFB室J2に出力圧を供給するものである。
これによって、出力圧が大きくなるに従ってFB室J2のFB油圧も高まり、入力シールランド12とFBランドJ1のランド差による差圧により、スプール4にバネ力に抗する軸力が発生し、外乱に対して出力圧を安定させることができる(例えば、特許文献1参照)。
しかし、従来のスプール弁1は、出力圧を安定させるためにFB室J2と、FBランドJ1とを設けているため、スプール弁1の弁長が長くなってしまう。
油圧電磁制御弁には、出力圧に応じた軸力(バネ5の付勢力に抗する軸力)をスプール4に発生させて、入力圧の変動により出力圧が変動するのを防止する手段が設けられている。
この手段は、出力ポート8と外部において連通するフィードバックポート(以下、フィードバックをFBと称す)をスリーブ3に設けるとともに、スプール4の反バネ5側に、入力シールランド12および出力シールランド13(入力シールランド12と出力シールランド13は同一径)より小径のFBランドJ1を設け、入力シールランド12とFBランドJ1の間のFB室J2に出力圧を供給するものである。
これによって、出力圧が大きくなるに従ってFB室J2のFB油圧も高まり、入力シールランド12とFBランドJ1のランド差による差圧により、スプール4にバネ力に抗する軸力が発生し、外乱に対して出力圧を安定させることができる(例えば、特許文献1参照)。
しかし、従来のスプール弁1は、出力圧を安定させるためにFB室J2と、FBランドJ1とを設けているため、スプール弁1の弁長が長くなってしまう。
(第2の問題点)
電磁アクチュエータ2のプランジャ22は、図4に示すように、軸受J3や板バネJ4等によって軸方向へスムーズに変位できるように支持されており、プランジャ22と磁気固定子23の間にはクリアランスが設けられている(例えば、特許文献1参照)。
このため、プランジャ22と磁気固定子23の径方向の磁気効率が悪く、図3(a)の実線F1に示すように、プランジャ22のストロークが大きくなるに従い、径方向の吸引力が2次曲線的に増加する特性となる。この結果、特にプランジャ22の移動範囲の終端付近におけるストローク範囲(以下、高ストローク域)では、プランジャ22のヒステリシスが大きくなってしまう。即ち、図3(b)に示すように、スプール4の高ストローク域では、油圧の出力特性のヒステリシスΔPcが大きくなってしまう。
電磁アクチュエータ2のプランジャ22は、図4に示すように、軸受J3や板バネJ4等によって軸方向へスムーズに変位できるように支持されており、プランジャ22と磁気固定子23の間にはクリアランスが設けられている(例えば、特許文献1参照)。
このため、プランジャ22と磁気固定子23の径方向の磁気効率が悪く、図3(a)の実線F1に示すように、プランジャ22のストロークが大きくなるに従い、径方向の吸引力が2次曲線的に増加する特性となる。この結果、特にプランジャ22の移動範囲の終端付近におけるストローク範囲(以下、高ストローク域)では、プランジャ22のヒステリシスが大きくなってしまう。即ち、図3(b)に示すように、スプール4の高ストローク域では、油圧の出力特性のヒステリシスΔPcが大きくなってしまう。
(第3の問題点)
電磁アクチュエータ2のプランジャ22は、上述したように、軸受J3や板バネJ4等によって軸方向へスムーズに変位できるように支持されている。このため、プランジャ22に振動が生じ易い。
そこで、従来では、スリーブ3にFB室J2に連通するFBオリフィスJ5を形成したり、バネ室に連通するダンパオリフィスJ6を形成して、スプール4の振動を抑制している(例えば、特許文献1参照)。
しかし、FBオリフィスJ5や、ダンパオリフィスJ6によるスプール4の制振は、オイル(作動油)の粘性などの影響を受けるものであるため、低温時においてオイルの粘性が高まり、結果的にスプール4の低温応答性が悪くなってしまう。
電磁アクチュエータ2のプランジャ22は、上述したように、軸受J3や板バネJ4等によって軸方向へスムーズに変位できるように支持されている。このため、プランジャ22に振動が生じ易い。
そこで、従来では、スリーブ3にFB室J2に連通するFBオリフィスJ5を形成したり、バネ室に連通するダンパオリフィスJ6を形成して、スプール4の振動を抑制している(例えば、特許文献1参照)。
しかし、FBオリフィスJ5や、ダンパオリフィスJ6によるスプール4の制振は、オイル(作動油)の粘性などの影響を受けるものであるため、低温時においてオイルの粘性が高まり、結果的にスプール4の低温応答性が悪くなってしまう。
(他の従来技術)
FB室J2とFBランドJ1を設けていない油圧電磁制御弁として、特許文献2に開示された油圧電磁制御弁、および特許文献3に開示された油圧電磁制御弁が知られている。 しかし、特許文献2に開示された油圧電磁制御弁は、ブリードリニアによるパイロット圧制御を行うものであるため、スプール4の低温応答性が悪い。また、消費電流も大きい不具合がある。
また、特許文献3に開示された油圧電磁制御弁は、バネ室に連通するダンパオリフィスJ6を形成して、スプール4の振動を抑制するものであるため、スプール4の低温応答性が悪くなってしまう。
特開平10−122412号公報
特開平5−180318号公報
米国特許出願公開第2002/0162593号明細書
FB室J2とFBランドJ1を設けていない油圧電磁制御弁として、特許文献2に開示された油圧電磁制御弁、および特許文献3に開示された油圧電磁制御弁が知られている。 しかし、特許文献2に開示された油圧電磁制御弁は、ブリードリニアによるパイロット圧制御を行うものであるため、スプール4の低温応答性が悪い。また、消費電流も大きい不具合がある。
また、特許文献3に開示された油圧電磁制御弁は、バネ室に連通するダンパオリフィスJ6を形成して、スプール4の振動を抑制するものであるため、スプール4の低温応答性が悪くなってしまう。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スプール弁の弁長が短く、高ストローク域におけるヒステリシスの増加を抑えることができ、スプールの低温応答性に優れる油圧電磁制御弁の提供にある。
[請求項1の手段]
(第1の効果)
請求項1の手段の油圧電磁制御弁のスプール弁は、入力シールランドと出力シールランドが異なる径に設けられて、分配室に発生する出力圧によってスプールを軸方向に押圧するものであり、スプールのランドは、出力シールランドと入力シールランドのみであり、他のランドを備えない構造である。即ち、スプール弁は、従来技術で示したようなFB室やFBランドを備えない構造である。
このように、スプール弁は、FB室やFBランドを備えない構造であるため、スプール弁の弁長を従来よりも短くできる。
(第1の効果)
請求項1の手段の油圧電磁制御弁のスプール弁は、入力シールランドと出力シールランドが異なる径に設けられて、分配室に発生する出力圧によってスプールを軸方向に押圧するものであり、スプールのランドは、出力シールランドと入力シールランドのみであり、他のランドを備えない構造である。即ち、スプール弁は、従来技術で示したようなFB室やFBランドを備えない構造である。
このように、スプール弁は、FB室やFBランドを備えない構造であるため、スプール弁の弁長を従来よりも短くできる。
(第2の効果)
請求項1の手段の油圧電磁制御弁の電磁アクチュエータは、磁気回路を構成するプランジャとコアステータが直接摺動するものである。
このため、プランジャと磁気固定子の径方向の磁気効率が優れ、所定のストロークで磁気飽和するため、プランジャのストロークが大きくなっても、径方向の磁気吸引力が略一定に抑えられる{図3(a)の実線F2参照}。これによって、高ストローク域におけるスプールのヒステリシスを抑えることができ、結果的に高ストローク域における出力圧のヒステリシスの増加を抑えることができる。
請求項1の手段の油圧電磁制御弁の電磁アクチュエータは、磁気回路を構成するプランジャとコアステータが直接摺動するものである。
このため、プランジャと磁気固定子の径方向の磁気効率が優れ、所定のストロークで磁気飽和するため、プランジャのストロークが大きくなっても、径方向の磁気吸引力が略一定に抑えられる{図3(a)の実線F2参照}。これによって、高ストローク域におけるスプールのヒステリシスを抑えることができ、結果的に高ストローク域における出力圧のヒステリシスの増加を抑えることができる。
(第3の効果)
請求項1の手段の油圧電磁制御弁の電磁アクチュエータは、上述したように、磁気回路を構成するプランジャとコアステータが直接摺動するものである。
このため、低ストローク域から径方向の磁気吸引力が安定して発生する{図3(a)の実線F2参照}。これによって、プランジャの低ストローク域から広いストローク範囲にわたって、プランジャとコアステータが強く摺動することになり、プランジャの振動を抑制できる。
このように、プランジャが広いストローク範囲で強く摺動することでスプールの振動を抑制できるため、従来用いられていたFBオリフィスやダンパオリフィスを廃止することができる。
そして、FBオリフィスやダンパオリフィスを廃止することで、オイルの粘性の影響が減り、スプールの低温応答性を高めることができる。
請求項1の手段の油圧電磁制御弁の電磁アクチュエータは、上述したように、磁気回路を構成するプランジャとコアステータが直接摺動するものである。
このため、低ストローク域から径方向の磁気吸引力が安定して発生する{図3(a)の実線F2参照}。これによって、プランジャの低ストローク域から広いストローク範囲にわたって、プランジャとコアステータが強く摺動することになり、プランジャの振動を抑制できる。
このように、プランジャが広いストローク範囲で強く摺動することでスプールの振動を抑制できるため、従来用いられていたFBオリフィスやダンパオリフィスを廃止することができる。
そして、FBオリフィスやダンパオリフィスを廃止することで、オイルの粘性の影響が減り、スプールの低温応答性を高めることができる。
[請求項2の手段]
請求項2の手段は、スリーブと電磁アクチュエータの連結部に、スリーブ内と電磁アクチュエータ内を区画するダイアフラムを設けたものである。
このように、電磁アクチュエータの内部がダイアフラムによって区画されることで、スリーブ内のオイルがプランジャの周囲に浸入しない。
この結果、プランジャはオイルに含まれる異物の影響を受けなくなり、信頼性を高めることができる。
請求項2の手段は、スリーブと電磁アクチュエータの連結部に、スリーブ内と電磁アクチュエータ内を区画するダイアフラムを設けたものである。
このように、電磁アクチュエータの内部がダイアフラムによって区画されることで、スリーブ内のオイルがプランジャの周囲に浸入しない。
この結果、プランジャはオイルに含まれる異物の影響を受けなくなり、信頼性を高めることができる。
[請求項3の手段]
請求項3の手段は、吸引ステータとコアステータが1つの部品で設けられ、その部品の軸方向の途中に設けられた磁気抵抗部によって、吸引ステータとコアステータが区分されるものである。
吸引ステータとコアステータが1つの部品で設けられることで、電磁アクチュエータのコストを下げることができる。
請求項3の手段は、吸引ステータとコアステータが1つの部品で設けられ、その部品の軸方向の途中に設けられた磁気抵抗部によって、吸引ステータとコアステータが区分されるものである。
吸引ステータとコアステータが1つの部品で設けられることで、電磁アクチュエータのコストを下げることができる。
[請求項4の手段]
請求項4の手段は、吸引ステータとコアステータが1つの部品で設けられ、その部品の内径はプランジャの摺動面となる一定径のものである。
磁気固定子の内径に段差がないため、プランジャの組付けを容易に行うことができる。
請求項4の手段は、吸引ステータとコアステータが1つの部品で設けられ、その部品の内径はプランジャの摺動面となる一定径のものである。
磁気固定子の内径に段差がないため、プランジャの組付けを容易に行うことができる。
最良の形態1の油圧電磁制御弁は、スプール弁と電磁アクチュエータを備え、スプール弁を電磁アクチュエータにより駆動する。
スプール弁は、入力圧が供給される入力ポート、出力圧が発生する出力ポート、低圧側に連通する排出ポートが形成されたスリーブと、このスリーブ内に摺動可能に配置され、入力ポートをシールする入力シールランド、排出ポートをシールする出力シールランドを有し、入力シールランドと出力シールランドの間に出力ポートに連通する分配室を形成するスプールと、このスプールを軸方向へ付勢する付勢手段とを備える。
そして、スリーブ内でスプールを軸方向に変位させることで、入力シールランドによる入力ポートと分配室の入力側シール長と、出力シールランドによる分配室と排出ポートの排出側シール長とを可変させて、出力ポートに調圧された出力圧を発生させるものである。
入力シールランドと出力シールランドが異なる径に設けられて、分配室に発生する出力圧によってスプールを軸方向に押圧するものである。
スプールのランドは、出力シールランドと入力シールランドのみであり、FBランドを備えない。即ち、スプール弁は、FB室やFBオリフィスを備えないものである。
さらに、スプール弁は、スプールの振動を抑制するためのFBオリフィスやダンパオリフィスを備えないものである。
スプール弁は、入力圧が供給される入力ポート、出力圧が発生する出力ポート、低圧側に連通する排出ポートが形成されたスリーブと、このスリーブ内に摺動可能に配置され、入力ポートをシールする入力シールランド、排出ポートをシールする出力シールランドを有し、入力シールランドと出力シールランドの間に出力ポートに連通する分配室を形成するスプールと、このスプールを軸方向へ付勢する付勢手段とを備える。
そして、スリーブ内でスプールを軸方向に変位させることで、入力シールランドによる入力ポートと分配室の入力側シール長と、出力シールランドによる分配室と排出ポートの排出側シール長とを可変させて、出力ポートに調圧された出力圧を発生させるものである。
入力シールランドと出力シールランドが異なる径に設けられて、分配室に発生する出力圧によってスプールを軸方向に押圧するものである。
スプールのランドは、出力シールランドと入力シールランドのみであり、FBランドを備えない。即ち、スプール弁は、FB室やFBオリフィスを備えないものである。
さらに、スプール弁は、スプールの振動を抑制するためのFBオリフィスやダンパオリフィスを備えないものである。
電磁アクチュエータは、通電によって磁力を発生するコイルと、軸方向へ摺動自在に設けられ、スプールを軸方向へ駆動するプランジャと、コイルの発生した磁力によってプランジャを軸方向へ吸引する吸引ステータを有するとともに、プランジャの周囲を覆ってプランジャと径方向の磁束の受け渡しを行うコアステータを有した磁気固定子とを備える。 そして、コイルの供給電流値を可変することで吸引ステータの発生磁力を可変させてプランジャを軸方向へ駆動してスプールを付勢手段の付勢力に抗して軸方向へ変位させるものである。
プランジャは、スプールを直接駆動するものである。
磁気回路を構成するプランジャとコアステータは、直接摺動するものである。
プランジャは、スプールを直接駆動するものである。
磁気回路を構成するプランジャとコアステータは、直接摺動するものである。
実施例1を図1〜図3を参照して説明する。
油圧電磁制御弁の構造を図1を参照して説明する。
実施例1に示す油圧電磁制御弁は、例えば、自動変速機の油圧制御装置に搭載されるものであり、スプール弁1と、このスプール弁1を駆動する電磁アクチュエータ2とを備える。
油圧電磁制御弁の構造を図1を参照して説明する。
実施例1に示す油圧電磁制御弁は、例えば、自動変速機の油圧制御装置に搭載されるものであり、スプール弁1と、このスプール弁1を駆動する電磁アクチュエータ2とを備える。
(スプール弁1の説明)
スプール弁1は、スリーブ3、スプール4およびバネ5(付勢手段に相当する)を備える。
スリーブ3は、図示しない油圧コントローラのケース内に挿入されるものであり、略円筒形状を呈する。
スリーブ3には、スプール4を軸方向へ摺動自在に支持する挿通穴6、オイルポンプ(油圧発生手段:図示しない)のオイル吐出口に連通して入力圧(例えば、600kPa)が供給される入力ポート7、油圧電磁制御弁で調圧した出力圧が出力される出力ポート8、低圧側(オイル溜まり側)に連通する排出ポート9が形成されている。
入力ポート7、出力ポート8および排出ポート9は、スリーブ3の側面に形成された穴であり、図1右側(電磁アクチュエータ2側)から左側(反電磁アクチュエータ2側)に向けて、ダイアフラム室呼吸用のドレーンポート10、入力ポート7、出力ポート8、排出ポート9、バネ室呼吸用のドレーンポート11が形成されている。
スプール弁1は、スリーブ3、スプール4およびバネ5(付勢手段に相当する)を備える。
スリーブ3は、図示しない油圧コントローラのケース内に挿入されるものであり、略円筒形状を呈する。
スリーブ3には、スプール4を軸方向へ摺動自在に支持する挿通穴6、オイルポンプ(油圧発生手段:図示しない)のオイル吐出口に連通して入力圧(例えば、600kPa)が供給される入力ポート7、油圧電磁制御弁で調圧した出力圧が出力される出力ポート8、低圧側(オイル溜まり側)に連通する排出ポート9が形成されている。
入力ポート7、出力ポート8および排出ポート9は、スリーブ3の側面に形成された穴であり、図1右側(電磁アクチュエータ2側)から左側(反電磁アクチュエータ2側)に向けて、ダイアフラム室呼吸用のドレーンポート10、入力ポート7、出力ポート8、排出ポート9、バネ室呼吸用のドレーンポート11が形成されている。
スプール4は、スリーブ3内に摺動可能に配置され、入力ポート7をシールする入力シールランド12、排出ポート9をシールする出力シールランド13を有し、入力シールランド12と出力シールランド13の間に分配室14を形成する。
このスプール4には、電磁アクチュエータ2の内部にまで延びるシャフト15が設けられており、そのシャフト15の先端は、後述するプランジャ22の端面に当接して、プランジャ22がスプール4を直接駆動するように設けられている。
このスプール4には、電磁アクチュエータ2の内部にまで延びるシャフト15が設けられており、そのシャフト15の先端は、後述するプランジャ22の端面に当接して、プランジャ22がスプール4を直接駆動するように設けられている。
上記構成よりなるスプール弁1は、電磁アクチュエータ2の作動によってスプール4を軸方向に変位させることで、入力シールランド12による入力ポート7と分配室14の入力側シール長(ラップA)と、出力シールランド13による分配室14と排出ポート9の排出側シール長(ラップB)との比率が変化し、その結果、出力ポート8に発生するオイルの出力圧が変化する。
バネ5は、スプール4を開弁側(入力側シール長が短くなって出力圧が高くなる側:この実施例では図1右側)に付勢する圧縮コイルスプリングであり、スリーブ3の図1左側のバネ室内に圧縮された状態で配置される。このバネ5は、一端がスプール4の図1左面に当接し、他端がスリーブ3の挿通穴6の図1左端を閉塞する調整ネジ16の底面に当接するものであり、調整ネジ16の螺合量(ねじ込み量)により、バネ5の付勢力が調整できるようになっている。
(スプール弁1の特徴)
実施例1のスプール弁1は、次の特徴を備えている。
(1)出力シールランド13のランド径αは、入力シールランド12のランド径βより大径に設けられている。
分配室14の圧力(出力圧)が大きくなるに従って入力シールランド12と出力シールランド13のランド差による差圧により、スプール4にはバネ力に抗する軸力が発生する。これによって、スプール4の変位が安定し、入力圧の変動により出力圧が変動するのを防ぐことができる。なお、スプール4は、バネ5の付勢力と、電磁アクチュエータ2によるスプール4の駆動力と、入力シールランド12と出力シールランド13のランド差による軸力とが釣り合う位置で静止するものである。
(2)スプール4のランドは、出力シールランド13と入力シールランド12のみであり、他のランドを備えない構造である。
(3)スプール4の振動を抑制するためのFBオリフィスJ5やダンパオリフィスJ6(符号、図4参照)を備えない。
実施例1のスプール弁1は、次の特徴を備えている。
(1)出力シールランド13のランド径αは、入力シールランド12のランド径βより大径に設けられている。
分配室14の圧力(出力圧)が大きくなるに従って入力シールランド12と出力シールランド13のランド差による差圧により、スプール4にはバネ力に抗する軸力が発生する。これによって、スプール4の変位が安定し、入力圧の変動により出力圧が変動するのを防ぐことができる。なお、スプール4は、バネ5の付勢力と、電磁アクチュエータ2によるスプール4の駆動力と、入力シールランド12と出力シールランド13のランド差による軸力とが釣り合う位置で静止するものである。
(2)スプール4のランドは、出力シールランド13と入力シールランド12のみであり、他のランドを備えない構造である。
(3)スプール4の振動を抑制するためのFBオリフィスJ5やダンパオリフィスJ6(符号、図4参照)を備えない。
(スプール弁1の効果)
実施例1のスプール弁1は、上述したように、出力シールランド13のランド径αが入力シールランド12のランド径βより大径に設けられて、分配室14に発生する出力圧によってスプール4を軸方向に押圧するものであり、他のランドを備えない構造である。
即ち、実施例1のスプール弁1は、従来技術で示したようなFB室J2やFBランドJ1(符号、図4参照)を備えない構造である。
このように、スプール弁1は、FB室J2やFBランドJ1を備えない構造であるため、図2に示すように、スプール弁1の弁長を従来よりも短くできる。
実施例1のスプール弁1は、上述したように、出力シールランド13のランド径αが入力シールランド12のランド径βより大径に設けられて、分配室14に発生する出力圧によってスプール4を軸方向に押圧するものであり、他のランドを備えない構造である。
即ち、実施例1のスプール弁1は、従来技術で示したようなFB室J2やFBランドJ1(符号、図4参照)を備えない構造である。
このように、スプール弁1は、FB室J2やFBランドJ1を備えない構造であるため、図2に示すように、スプール弁1の弁長を従来よりも短くできる。
(電磁アクチュエータ2の説明)
電磁アクチュエータ2は、コイル21、プランジャ22、磁気固定子23、コネクタ24を備える。
コイル21は、通電されると磁力を発生して、プランジャ22と磁気固定子23を通る磁束ループを形成させるものであり、樹脂性のボビン21aの周囲にエナメル線を多数巻回したものである。
電磁アクチュエータ2は、コイル21、プランジャ22、磁気固定子23、コネクタ24を備える。
コイル21は、通電されると磁力を発生して、プランジャ22と磁気固定子23を通る磁束ループを形成させるものであり、樹脂性のボビン21aの周囲にエナメル線を多数巻回したものである。
プランジャ22は、略円柱形状を呈した磁性体金属(例えば、鉄:磁気回路を構成する強磁性材料)である。
このプランジャ22は、磁気固定子23の内周面(具体的には、後述する吸引ステータ25とコアステータ26の内周面)と直接摺動するものである。
また、プランジャ22は、上述したようにスプール4側の端面がスプール4のシャフト15の先端と直接当接しており、スプール4に伝わるバネ5の付勢力によってスプール4とともにプランジャ22も開弁側(入力側シール長が短くなって出力圧が高くなる側:図1右側)に付勢されている。
なお、プランジャ22内を軸方向に貫通する孔22aは、プランジャ22の両端の室内を連通する呼吸孔である。
このプランジャ22は、磁気固定子23の内周面(具体的には、後述する吸引ステータ25とコアステータ26の内周面)と直接摺動するものである。
また、プランジャ22は、上述したようにスプール4側の端面がスプール4のシャフト15の先端と直接当接しており、スプール4に伝わるバネ5の付勢力によってスプール4とともにプランジャ22も開弁側(入力側シール長が短くなって出力圧が高くなる側:図1右側)に付勢されている。
なお、プランジャ22内を軸方向に貫通する孔22aは、プランジャ22の両端の室内を連通する呼吸孔である。
磁気固定子23は、吸引ステータ25、コアステータ26、ヨーク27で構成される。 吸引ステータ25は、スリーブ3とコイル21との間に挟まれ、プランジャ22を閉弁側(排出側シール長が短くなって出力圧が低くなる側:この実施例では図1左側)に吸引する磁性体金属(例えば、鉄:磁気回路を構成する強磁性材料)であり、ヨーク27と磁気的に結合されている。そして吸引ステータ25の内周には、プランジャ22を軸方向に吸引するための磁気吸引部が形成される。
吸引ステータ25の内周は、プランジャ22の端部が侵入可能であり、吸引ステータ25とプランジャ22の一部が軸方向に交差するように設けられている。なお、吸引ステータ25の内側の筒部の外周面にはテーパ25aが形成されており、プランジャ22のストローク量に対して磁気吸引力が変化しない特性に設けられている。
吸引ステータ25の内周は、プランジャ22の端部が侵入可能であり、吸引ステータ25とプランジャ22の一部が軸方向に交差するように設けられている。なお、吸引ステータ25の内側の筒部の外周面にはテーパ25aが形成されており、プランジャ22のストローク量に対して磁気吸引力が変化しない特性に設けられている。
コアステータ26は、プランジャ22の略全周を覆う略円筒形状を呈する磁性体金属(例えば、鉄:磁気回路を構成する強磁性材料)であり、ヨーク27と磁気的に結合されている。
このコアステータ26は、プランジャ22と径方向に磁束の受け渡しを行うものであり、コアステータ26の内周には、プランジャ22とコアステータ26の磁気の受け渡しを行う磁束受渡部が形成される。
ヨーク27は、コイル21の周囲を覆って磁束を流す磁性体金属(例えば、鉄:磁気回路を構成する強磁性材料)であり、端部に形成された爪部をカシメることでスリーブ3と強固に結合される。
このコアステータ26は、プランジャ22と径方向に磁束の受け渡しを行うものであり、コアステータ26の内周には、プランジャ22とコアステータ26の磁気の受け渡しを行う磁束受渡部が形成される。
ヨーク27は、コイル21の周囲を覆って磁束を流す磁性体金属(例えば、鉄:磁気回路を構成する強磁性材料)であり、端部に形成された爪部をカシメることでスリーブ3と強固に結合される。
コネクタ24は、油圧電磁制御弁を制御する電子制御装置(図示しない)と接続線を介して電気的な接続を行う接続手段であり、その内部にはコイル21の両端にそれぞれ接続される端子24aが配置されている。
なお、電子制御装置は、デューティ比制御によって電磁アクチュエータ2のコイル21へ供給する電流値(以下、供給電流値)を制御するものであり、コイル21への供給電流値を制御することによって、バネ5の付勢力に抗してプランジャ22およびスプール4の軸方向の位置をリニアに変位させることで、入力側シール長(ラップA)と、排出側シール長(ラップB)との比率を変化させて、出力ポート8に発生する出力圧をコントロールするものである。
なお、電子制御装置は、デューティ比制御によって電磁アクチュエータ2のコイル21へ供給する電流値(以下、供給電流値)を制御するものであり、コイル21への供給電流値を制御することによって、バネ5の付勢力に抗してプランジャ22およびスプール4の軸方向の位置をリニアに変位させることで、入力側シール長(ラップA)と、排出側シール長(ラップB)との比率を変化させて、出力ポート8に発生する出力圧をコントロールするものである。
(電磁アクチュエータ2の特徴)
実施例1の電磁アクチュエータ2は、次の特徴を備えている。
(1)プランジャ22の端面は、電磁アクチュエータ2内に延びて配置されたシャフト15と直接当接して、スプール4を直接駆動するものである。
(2)磁気回路を構成するプランジャ22とコアステータ26は、直接摺動するものである。
実施例1の電磁アクチュエータ2は、次の特徴を備えている。
(1)プランジャ22の端面は、電磁アクチュエータ2内に延びて配置されたシャフト15と直接当接して、スプール4を直接駆動するものである。
(2)磁気回路を構成するプランジャ22とコアステータ26は、直接摺動するものである。
(3)スリーブ3と電磁アクチュエータ2の連結部には、スリーブ3内と電磁アクチュエータ2内とを区画するダイアフラム28が設けられ、スリーブ3内と電磁アクチュエータ2内をダイアフラム28で区画するものである。
この実施例のダイアフラム28は、略リング形状のゴム製であり、外周部がスリーブ3と吸引ステータ25の間に挟み付けられてスリーブ3内のオイルが外周側へ漏れるのを防ぐとともに、中心部がシャフト15の外周に形成された溝15a内に嵌め合わされてスリーブ3内のオイルが電磁アクチュエータ2の内部に浸入するのを防ぐものである。
この実施例のダイアフラム28は、略リング形状のゴム製であり、外周部がスリーブ3と吸引ステータ25の間に挟み付けられてスリーブ3内のオイルが外周側へ漏れるのを防ぐとともに、中心部がシャフト15の外周に形成された溝15a内に嵌め合わされてスリーブ3内のオイルが電磁アクチュエータ2の内部に浸入するのを防ぐものである。
(4)吸引ステータ25とコアステータ26は、1つのステータ部品29(1つの部品)で設けられるものであり、ステータ部品29の軸方向の途中に設けられた磁気抵抗部(薄肉部、打抜部など)29aによって、吸引ステータ25とコアステータ26が区分されるものである。
(5)吸引ステータ25とコアステータ26を形成する1つのステータ部品29の内径寸法は、プランジャ22の摺動面となる一定径であり、プランジャ22の外径寸法より僅かに大径に設けられている。
(5)吸引ステータ25とコアステータ26を形成する1つのステータ部品29の内径寸法は、プランジャ22の摺動面となる一定径であり、プランジャ22の外径寸法より僅かに大径に設けられている。
(電磁アクチュエータ2の効果)
(1)電磁アクチュエータ2は、磁気回路を構成するプランジャ22とコアステータ26が直接摺動することによって、プランジャ22とコアステータ26の径方向の磁気効率が高まり、図3(a)の実線F2に示すように、プランジャ22のストロークが大きくなっても、磁気飽和することにより、プランジャ22の径方向の吸引力が略一定に抑えられる。
このため、高ストローク域におけるプランジャ22のヒステリシスを抑えることができ、結果的に高ストローク域における出力圧のヒステリシスΔPiを小さく抑えることができる。
即ち、図3(c)に示すように、スプール4の全ストローク域にわたってヒステリシスΔPiを均等にできる(従来技術は、高ストローク域でヒステリシスΔPcが大きくなるものであった)。
(1)電磁アクチュエータ2は、磁気回路を構成するプランジャ22とコアステータ26が直接摺動することによって、プランジャ22とコアステータ26の径方向の磁気効率が高まり、図3(a)の実線F2に示すように、プランジャ22のストロークが大きくなっても、磁気飽和することにより、プランジャ22の径方向の吸引力が略一定に抑えられる。
このため、高ストローク域におけるプランジャ22のヒステリシスを抑えることができ、結果的に高ストローク域における出力圧のヒステリシスΔPiを小さく抑えることができる。
即ち、図3(c)に示すように、スプール4の全ストローク域にわたってヒステリシスΔPiを均等にできる(従来技術は、高ストローク域でヒステリシスΔPcが大きくなるものであった)。
(2)電磁アクチュエータ2は、磁気回路を構成するプランジャ22とコアステータ26が直接摺動するものであるため、図3(a)の実線F2に示すように、プランジャ22の低ストローク域から径方向の吸引力が安定して発生する。これによって、プランジャ22の低ストローク域から広いストローク範囲にわたって、プランジャ22とコアステータ26が強く摺動することになり、低ストローク域から広いストローク範囲においてプランジャ22の振動を抑制できる。
このように、プランジャ22が広いストローク範囲で安定して強く摺動することでスプール4の振動を抑制できるため、上記「スプール弁1の特徴」の項で述べたように、従来用いられていたFBオリフィスJ5やダンパオリフィスJ6(符号、図4参照)を廃止できる。
そして、FBオリフィスJ5やダンパオリフィスJ6を廃止することで、オイルの粘性の影響が減り、スプール4の低温応答性を高めることができる。
このように、プランジャ22が広いストローク範囲で安定して強く摺動することでスプール4の振動を抑制できるため、上記「スプール弁1の特徴」の項で述べたように、従来用いられていたFBオリフィスJ5やダンパオリフィスJ6(符号、図4参照)を廃止できる。
そして、FBオリフィスJ5やダンパオリフィスJ6を廃止することで、オイルの粘性の影響が減り、スプール4の低温応答性を高めることができる。
(3)電磁アクチュエータ2は、電磁アクチュエータ2の内部がダイアフラム28によってスリーブ3の内部と区画されることで、スリーブ3内のオイルがプランジャ22の周囲に浸入しない。
これによって、プランジャ22はオイルに含まれる異物の影響を受けなくなり、信頼性を高めることができる。
これによって、プランジャ22はオイルに含まれる異物の影響を受けなくなり、信頼性を高めることができる。
(4)吸引ステータ25とコアステータ26が1つのステータ部品29で設けられることで、電磁アクチュエータ2の部品点数が減り、電磁アクチュエータ2のコストを下げることができる。
(5)吸引ステータ25とコアステータ26が1つのステータ部品29で設けられ、そのステータ部品29の内径はプランジャ22の摺動面となる一定径であるため、磁気固定子23の内径に段差がない。このため、電磁ソレノイド(コイル21を磁気固定子23に組付けた磁束発生用アセンブリ)内へプランジャ22を容易に組付けることができる。
(5)吸引ステータ25とコアステータ26が1つのステータ部品29で設けられ、そのステータ部品29の内径はプランジャ22の摺動面となる一定径であるため、磁気固定子23の内径に段差がない。このため、電磁ソレノイド(コイル21を磁気固定子23に組付けた磁束発生用アセンブリ)内へプランジャ22を容易に組付けることができる。
(実施例1の効果)
本実施例の油圧電磁制御弁は、上述したように、スプール弁1の弁長が短く、高ストローク域におけるヒステリシスの増加を抑えることができ、さらにスプール4の低温応答性に優れるものである。
本実施例の油圧電磁制御弁は、上述したように、スプール弁1の弁長が短く、高ストローク域におけるヒステリシスの増加を抑えることができ、さらにスプール4の低温応答性に優れるものである。
〔変形例〕
上記の実施例では、自動変速機の油圧制御装置に用いられる油圧電磁制御弁に本発明を適用する例を示したが、自動変速機以外の他の油圧電磁制御弁に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、スリーブ3の側面に穴を形成してオイルポート(入力ポート7、出力ポート8、排出ポート9など)を設けた例を示したが、スリーブ3の構造は限定されるものではなく、例えばスリーブ3の直径方向に貫通穴を形成することで複数のオイルポートを形成しても良い。
上記の実施例では、自動変速機の油圧制御装置に用いられる油圧電磁制御弁に本発明を適用する例を示したが、自動変速機以外の他の油圧電磁制御弁に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、スリーブ3の側面に穴を形成してオイルポート(入力ポート7、出力ポート8、排出ポート9など)を設けた例を示したが、スリーブ3の構造は限定されるものではなく、例えばスリーブ3の直径方向に貫通穴を形成することで複数のオイルポートを形成しても良い。
上記の実施例では、コイル21の供給電流値が増えるに従い、スプール4が反電磁アクチュエータ2側へ変位する油圧電磁制御弁を例に示したが、逆に、コイル21の供給電流値が増えるに従ってスプール4が電磁アクチュエータ2側へ変位する油圧電磁制御弁であっても良い。
上記の実施例では、コイル21の供給電流値が増えるに従い、スプール4が開弁側(入力側シール長が短くて出力圧が高い側)から閉弁側(排出側シール長が短くて出力圧が低い側)に変位する油圧電磁制御弁を例に示したが、逆に、コイル21の供給電流値が増えるに従い、スプール4が閉弁側から開弁側に変位する油圧電磁制御弁であっても良い。
上記の実施例では、出力シールランド13のランド径αが入力シールランド12のランド径βより大径に設けられる例を示したが、逆に、出力シールランド13のランド径αを入力シールランド12のランド径βより小径に設けても良い。
上記の実施例では、コイル21の供給電流値が増えるに従い、スプール4が開弁側(入力側シール長が短くて出力圧が高い側)から閉弁側(排出側シール長が短くて出力圧が低い側)に変位する油圧電磁制御弁を例に示したが、逆に、コイル21の供給電流値が増えるに従い、スプール4が閉弁側から開弁側に変位する油圧電磁制御弁であっても良い。
上記の実施例では、出力シールランド13のランド径αが入力シールランド12のランド径βより大径に設けられる例を示したが、逆に、出力シールランド13のランド径αを入力シールランド12のランド径βより小径に設けても良い。
1 スプール弁
2 電磁アクチュエータ
3 スリーブ
4 スプール
5 バネ(付勢手段)
7 入力ポート
8 出力ポート
9 排出ポート
12 入力シールランド
13 出力シールランド
14 分配室
21 コイル
22 プランジャ
23 磁気固定子
25 吸引ステータ
26 コアステータ
28 ダイアフラム
29 ステータ部品(1つの部品)
29a 磁気抵抗部
2 電磁アクチュエータ
3 スリーブ
4 スプール
5 バネ(付勢手段)
7 入力ポート
8 出力ポート
9 排出ポート
12 入力シールランド
13 出力シールランド
14 分配室
21 コイル
22 プランジャ
23 磁気固定子
25 吸引ステータ
26 コアステータ
28 ダイアフラム
29 ステータ部品(1つの部品)
29a 磁気抵抗部
Claims (4)
- スプール弁を電磁アクチュエータにより駆動する油圧電磁制御弁において、
(a)前記スプール弁は、
(a−1)入力圧が供給される入力ポート、出力圧が発生する出力ポート、低圧側に連通する排出ポートが形成されたスリーブと、
このスリーブ内に摺動可能に配置され、前記入力ポートをシールする入力シールランド、前記排出ポートをシールする出力シールランドを有し、前記入力シールランドと前記出力シールランドの間に前記出力ポートに連通する分配室を形成するスプールと、
このスプールを軸方向へ付勢する付勢手段とを備え、
前記スリーブ内で前記スプールを軸方向に変位させることで、前記入力シールランドによる前記入力ポートと前記分配室の入力側シール長と、前記出力シールランドによる前記分配室と前記排出ポートの排出側シール長とを可変して、前記出力ポートに調圧された出力圧を発生させるものであり、
(a−2)前記入力シールランドと前記出力シールランドは、異なる径に設けられて、前記分配室に発生する出力圧によって前記スプールを軸方向に押圧するものであり、
(a−3)前記スプールのランドは、前記出力シールランドと前記入力シールランドのみであり、
(a−4)前記スプールの振動を抑制するためのダンパオリフィスやフィードバックオリフィスを備えないことを特徴とし、
(b)前記電磁アクチュエータは、
(b−1)通電によって磁力を発生するコイルと、
軸方向へ摺動自在に設けられ、前記スプールを軸方向へ駆動するプランジャと、
前記コイルの発生した磁力によって前記プランジャを軸方向へ吸引する吸引ステータを有するとともに、前記プランジャの周囲を覆って前記プランジャと径方向の磁束の受け渡しを行うコアステータを有した磁気固定子とを備え、
前記コイルの供給電流値を可変することで前記吸引ステータの発生磁力を可変させて前記プランジャを軸方向へ駆動して前記スプールを前記付勢手段の付勢力に抗して軸方向へ変位させるものであり、
(b−2)前記プランジャは、前記スプールを直接駆動するものであり、
(b−3)磁気回路を構成する前記プランジャと前記コアステータは、直接摺動することを特徴とする油圧電磁制御弁。 - 請求項1に記載の油圧電磁制御弁において、
前記スリーブと前記電磁アクチュエータの連結部には、前記スリーブ内と前記電磁アクチュエータ内とを区画するダイアフラムが設けられたことを特徴とする油圧電磁制御弁。 - 請求項1または請求項2に記載の油圧電磁制御弁において、
前記吸引ステータと前記コアステータは、1つの部品で設けられ、
その部品の軸方向の途中に設けられた磁気抵抗部によって、前記吸引ステータと前記コアステータが区分されることを特徴とする油圧電磁制御弁。 - 請求項3に記載の油圧電磁制御弁において、
前記吸引ステータと前記コアステータは、1つの部品で設けられ、
その部品の内径は前記プランジャの摺動面となる一定径であることを特徴とする油圧電磁制御弁。
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